Cámaras hiperespectrales: más allá de nuestros ojos

La imagen hiperesprectral nos ayuda a ver mucho más allá de lo que ven nuestros propios ojos. El uso de este tipo de tecnología permite la clasificación y análisis en línea de la calidad del producto producido. Así, las cámaras hiperespectrales se convierten en aliadas imprescindibles para industrias como la agroalimentaria, farmacéutica o minera. En el próximo artículo, profundizaremos en sus características y en el estado del arte de este tipo de componentes de la mano de Alberto Zaragoza del Grupo Álava. 

La imagen hiperespectral es una técnica que adquiere y procesa información a través del espectro electromagnético para obtener el espectro de cada píxel de una imagen, permitiendo así la identificación de objetos y materiales. Así resume cómo funciona una cámara hiperespectral Alberto Zaragoza, Desarrollo de Negocio – Imagen y Fotónica en Grupo Álava. Y añade: “Las cámaras hiperespectrales captan la luz de una escena separada en sus bandas espectrales, proporcionando una imagen bidimensional de la escena y, simultáneamente, ofrece un registro de la información espectral de cada píxel. El resultado es una imagen donde cada píxel representa un espectro único debido a su propia interacción con la luz, la firma espectral irrepetible de cada materia similar a las huellas dactilares de los humanos”.

Respecto a sus ventajas, y siempre según el experto, las cámaras hiperespectrales ofrecen varias y significativas sobre otro tipo de tecnología de análisis de imágenes, debido, principalmente, a su capacidad única de capturar información a través de un amplio rango de longitudes de onda. Este tipo de imágenes utilizan múltiples bandas en todo el espectro electromagnético. En el caso de una cámara RGB utiliza tres bandas de luz visible, rojo, verde y azul, para crear una imagen mientras que las imágenes hiperespectrales permiten examinar cómo los objetos interactúan con la luz utilizando muchas más bandas (o frecuencias) desde el espectro ultravioleta hasta el infrarrojo térmico. “Nos permiten, además, capturar información espectral detallada, que, a diferencia de las cámaras tradicionales, o RGB, puede capturar decenas e incluso cientos de bandas espectrales, permitiéndonos identificar y diferenciar materiales y objetos con mucha mayor precisión”, precisa. Por otro lado, esta tecnología es capaz de identificar la composición química de los objetos en una imagen: “Como podemos imaginar, esto es tremendamente útil en una variedad de campos como pueden ser la agricultura, la geología y la medicina, donde nos permite incluso el diagnóstico de tejidos humanos. De hecho, durante nuestro último evento tecnológico, en el que celebramos nuestro 50 aniversario, pudimos disfrutar de la ponencia de Eduardo Juárez y César Sanz, investigadores de la UPM, donde nos explicaron su caso de éxito en el que la aplicación de imagen hiperespectral en vivo permite diferenciar entre tejido sano y patológico durante las intervenciones quirúrgicas en tumores cerebrales, facilitando la decisión de los neurocirujanos durante las operaciones. También ayuda a la detección y clasificación de objetos gracias a su alta resolución espectral siendo especialmente interesante en aplicaciones de vigilancia y teledetección”.

En definitiva, estas cámaras pueden aplicarse en múltiples entornos: desde investigación y desarrollo, pasando por medio ambiente y monitoreo de los cambios climáticos, en aplicaciones aéreas o de satélites, además de tratarse de una tecnología no invasiva ni destructiva otorgando una versatilidad que no todas las cámaras pueden ofrecer.

Diferentes casos de uso para la industria manufacturera

La industria, la investigación y la teledetección son los campos que mayor uso de las cámaras hiperespectrales demandan en la actualidad. Una de las principales aplicaciones es la inspección y clasificación no destructiva de productos alimenticios en labores de control de calidad, así como la detección de contaminantes y defectos en el proceso industrial. O la gestión de residuos mediante la separación de una extensa gama de materiales de forma precisa permitiendo así la automatización de procesos de reciclaje. Por otro lado, la inspección de materiales es también un ámbito donde las cámaras hiperespectrales pueden identificar impurezas o variaciones que no son visibles al ojo humano y que nos permite mejorar la uniformidad y calidad del producto final. Asimismo, sirven para evaluar la salud y el rendimiento de los cultivos en labores de agricultura de precisión, siendo posible cuantificar la presencia de nutrientes o el grado de humedad del suelo de un cultivo.

Su uso en distintos ámbitos es muy extenso, incluyendo la detección de defectos en la fabricación de semiconductores y componentes electrónicos, donde estas cámaras pueden localizar defectos microscópicos en los materiales, algo fundamental para el correcto funcionamiento de estos dispositivos; la explotación minera mediante el mapeo de depósitos de minerales; o dentro del sector farmacéutico y cosmético, estas cámaras aseguran la consistencia en la mezcla de los compuestos y en la detección de contaminantes que pueden generar variaciones en su composición que afectan a la eficacia y/o seguridad del producto. Incluso en la fabricación de vehículos y componentes aeroespaciales, este tipo de cámaras son básicas para la inspección y seguimiento de problemas en recubrimientos, pinturas y materiales compuestos que aseguran la integridad y seguridad de estos componentes. “Como podemos ver, la función principal es la mejora de la calidad, de la eficiencia y ofrecer seguridad a los productos fabricados. Su capacidad para proporcionar análisis detallados a nivel material las convierte en una herramienta muy valiosa en múltiples sectores industriales”, destaca Zaragoza.

Tecnología de última generación

Finalmente, respecto a la ventajas propias de las cámaras que ofrece Grupo Álava, la compañía cuenta con tecnología de última generación que permite a sus clientes disponer de los dispositivos más avanzados para la gestión eficiente de sus procesos y la reducción de costes de producción. Para ello, “contamos con cámaras hiperespectrales de Specim, empresa finlandesa conocida por su innovación en este campo y que ofrece varias ventajas competitivas en comparación con otras cámaras del mismo tipo en el mercado”, explica Alberto Zaragoza, “se trata de dispositivos reconocidos en el mercado por su alta calidad de imagen y resolución espectral, lo que permite una identificación más precisa de los materiales y características de los objetos analizados”. Además, su amplio rango espectral, en comparación con otras cámaras, captura una mayor variedad de firmas espectrales, lo que es especialmente útil en aplicaciones que requieren de una detección detallada de diferentes materiales o condiciones. Según Zaragoza, son robustas y fiables, y están diseñadas especialmente para ser utilizadas en múltiples aplicaciones y en condiciones difíciles como el campo o en entornos industriales exigentes. “Es importante también señalar su facilidad de manejo gracias a su sencillo interfaz de usuario, y de integración en sistemas ya existentes, reduciendo la barrera para su implementación y empleo en diferentes industrias. Como parte esencial para elegir una cámara hiperespectral, aparte de las propias características técnicas del dispositivo, se debe tener en cuenta las necesidades y requerimientos específicos de cada proyecto, así como contar con un servicio de atención al cliente por parte de la empresa para que tenga un soporte especializado en todo momento, no solo técnico, también formativo”, concluye.

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Este artículo aparece publicado en el nº 551 de Automática e Instrumentación págs. 42 y 43.